(57)【要約】【課題】コアを複数のコア分割片により構成する場合に、ティースに発生する渦電流を低減することで、渦電流による損失を低減する。【解決手段】ステータコアは、各ティース２４の内部を通る分割面３０で分割された複数のコア分割片３２により構成されている。分割面３０は、それが通るティース２４をティース２４の配列方向（コア周方向）に関して分割する。分割面３０によってティース２４の磁束３６と直交する断面がコア周方向に関して分割され、渦電流３４が循環するティース２４の断面積が減少するため、ティース２４に発生する渦電流３４を低減することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークから立設するとともに所定方向に間隔をおいて配列され且つコイルが設けられる複数のティースを含むコアを備える電動機であって、
コアは、分割面で分割された複数のコア分割片により構成されており、
前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面を含むことを特徴とする電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機であって、
前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向及び立設方向に略直交する方向に分割する面をさらに含むことを特徴とする電動機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動機であって、
前記ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面は、該ティースを略等分割する面であることを特徴とする電動機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の電動機であって、
複数のコア分割片の各々は、圧粉磁心材料により成形されていることを特徴とする電動機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の電動機であって、
電動機は、その回転軸の軸線方向とティースの立設方向とが直交するラジアル型電動機であることを特徴とする電動機。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１に記載の電動機であって、
電動機は、その回転軸の軸線方向とティースの立設方向とが平行なアキシャル型電動機であることを特徴とする電動機。
【請求項７】
ヨークから立設するとともに所定方向に間隔をおいて配列され且つコイルが設けられる複数のティースを含むコアであって、
コアは、分割面で分割された複数のコア分割片により構成されており、
前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面を含むことを特徴とするコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコア分割片により構成されるコア、及びそれを備える電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアを複数のコア分割片によって構成する関連技術が下記特許文献１〜３に開示されている。特許文献１〜３においては、複数のティースが設けられた電動機のステータコアが、ティース単位ごとに分割された複数のコア分割片によって構成されている。このように、コアがティース単位ごとに複数のコア分割片に分割されていることで、コア（コア分割片）を成形するための装置を小型化することができ、コアの製造効率の向上を図ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４３０５２１号明細書
【特許文献２】特許第３６２９０７１号明細書
【特許文献３】特開２００４−１０４９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ティースには、ティースを通る磁束量の変動により渦電流が発生し、この渦電流が増大するほど損失も増大する。特許文献１〜３のように、コアを成形する装置の小型化を図るために、ティース単位ごとに分割された複数のコア分割片によってコアを構成する場合は、渦電流が循環するティースの断面積が大きくなる。そのため、磁束量の変動によってティースに発生する渦電流が増大し、この渦電流による損失が増大するという問題点がある。
【０００５】
本発明は、コアを複数のコア分割片により構成する場合に、ティースに発生する渦電流を低減することで、渦電流による損失を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るコア及びそれを備える電動機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る電動機は、ヨークから立設するとともに所定方向に間隔をおいて配列され且つコイルが設けられる複数のティースを含むコアを備える電動機であって、コアは、分割面で分割された複数のコア分割片により構成されており、前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面を含むことを要旨とする。
【０００８】
本発明によれば、ティースの磁束と直交する断面がティースの配列方向に略一致する方向に関して分割され、ティース内部を循環する渦電流の経路が分断されて渦電流が循環するティースの断面積が減少する。したがって、コアを複数のコア分割片により構成する場合に、ティースに発生する渦電流を低減することができ、渦電流による損失を低減することができる。
【０００９】
本発明の一態様では、前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向及び立設方向に略直交する方向に分割する面をさらに含むことが好適である。この態様によれば、渦電流が循環するティースの断面積をさらに減少させることができるので、ティースに発生する渦電流をさらに低減することができる。
【００１０】
本発明の一態様では、前記ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面は、該ティースを略等分割する面であることが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、複数のコア分割片の各々は、圧粉磁心材料により成形されていることが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、電動機は、その回転軸の軸線方向とティースの立設方向とが直交するラジアル型電動機であることが好適である。また、本発明の一態様では、電動機は、その回転軸の軸線方向とティースの立設方向とが平行なアキシャル型電動機であることが好適である。
【００１３】
また、本発明に係るコアは、ヨークから立設するとともに所定方向に間隔をおいて配列され且つコイルが設けられる複数のティースを含むコアであって、コアは、分割面で分割された複数のコア分割片により構成されており、前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面を含むことを要旨とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１５】
「実施形態１」
図１，２は、本発明の実施形態１に係るコアを備える電動機の構成の概略を示す図であり、本発明を電動機のステータコア１２に適用した場合を示す。図１は電動機全体の内部構成の概略を示し、図２はステータコア１２の構成の概略を示す。実施形態１に係る電動機は、ステータコア１２を含むステータとロータ１４とが回転軸の軸線方向に直交する方向、つまり半径方向に対向するラジアル型の電動機である。
【００１６】
ロータ１４は、界磁鉄心として設けられたロータコア１６と、ロータ周方向に配列された複数の永久磁石２０と、を含む。電機子鉄心として設けられたステータコア１２は、略円環形状のヨーク２２と、ヨーク２２からロータ１４へ向けて立設するとともにコア周方向に間隔をおいて配列された複数のティース２４と、を含む。ここでの各ティース２４のヨーク２２からの立設方向は、電動機の半径方向に一致し、回転軸の軸線方向に直交する方向である。各ティース２４にはコイル２６が設けられており、そこに電流を流すことにより磁極が構成される。コイル２６に順次電流を流すことによりティース２４が順次磁化され、回転磁界が形成される。そして、ロータ１４の永久磁石２０がこの回転磁界と相互作用して、吸引および反発作用が生じロータ１４が回転し、動力を得ることができる。なお、ティース２４に設けられるコイル２６は、集中巻、分布巻のいずれであってもよい。
【００１７】
本実施形態では、ステータコア１２は、図２，３に示すように、各ティース２４の内部を通る分割面３０で分割された複数のコア分割片３２により構成されている。ここで、図３は、コア分割片３２の構成の概略を示す。ここでの各ティース２４の内部を通る分割面３０は、それが通るティース２４をティース２４の配列方向（コア周方向）に一致する方向（あるいはほぼ一致する方向）に分割する面である。より具体的な例としては、分割面３０は、それが分割するティース２４の立設方向（ティース２４を通る磁束の方向）に略平行で、且つティース２４の配列方向（コア周方向）に略直交する平面である。なお、図２，３は、各ティース２４のコア周方向に関する中央位置に分割面３０が形成され、各ティース２４がコア周方向に関して２等分（あるいはほぼ２等分）に分割される例を示している。
【００１８】
複数のコア分割片３２の各々は、圧粉磁心材料により成形されている。圧粉磁心材料は、鉄等の強磁性体の微小粒の表面に電気を通さない膜のコーティングを施した粉体を押し固めた材料である。この圧粉磁心材料を用いて各コア分割片３２の成形を行うことで、ステータコア１２に生じる渦電流の抑制を図っている。
【００１９】
複数のコア分割片３２を組み合わせることでステータコア１２が構成される。その際には、例えばステータコア１２（各コア分割片３２）の外周を覆う箍（たが）状部材４２によって、複数のコア分割片３２の結合を行うことができる。ただし、例えばねじ留めや接着等の他の結合方法を用いることも可能である。複数のコア分割片３２の結合の際に、コア分割片３２同士が合わされる結合面は、前述の分割面３０に一致する。
【００２０】
ここで、本実施形態との比較対象として、図４に示すように、ステータコアをティース単位ごとに複数のコア分割片に分割した場合を考える。その場合は、図４に示すように、磁束変動に伴う渦電流３４がティース２４の磁束３６と直交する断面（立設方向と直交する断面）のほぼ全体に渡って流れ、渦電流３４が循環するティース２４の断面積が増大する。そのため、ティース２４に発生する渦電流３４が増大し、渦電流３４による損失（鉄損）も増大する。さらに、ステータコアをティース単位ごとに分割した場合は、図４に示すように、ステータコアを分割する分割面２９がヨーク２２に形成され、この分割面２９がヨーク２２を分割し且つヨーク２２を通る磁束３６と直交する。そのため、磁気抵抗も増大する。
【００２１】
これに対して本実施形態では、ステータコア１２を分割面３０で複数のコア分割片３２に分割する際には、各ティース２４の内部を通る分割面３０によって、各ティース２４がコア周方向に関して分割される。このティース２４の分割によって、図３に示すように、ティース２４の磁束３６と直交する断面（立設方向と直交する断面）がコア周方向に関して分割され、ティース２４内部を循環する渦電流３４の経路が分断されて渦電流３４が循環するティース２４の断面積が減少する。そのため、ティース２４に発生する渦電流３４を低減することができ、渦電流３４による損失（鉄損）を低減することができる。例えば各ティース２４が分割面３０によってコア周方向に関して２等分に分割される場合は、渦電流３４が循環する各ティース２４の断面積が１／２になり、渦電流３４による損失（鉄損）が約０．７倍に減少する。本実施形態では、各コア分割片３２を圧粉磁心材料により成形することによっても渦電流３４の低減を図っているが、各ティース２４の内部を通る分割面３０で各ティース２４をコア周方向に関して分割することで、渦電流３４の低減効果をさらに向上させることができる。さらに、本実施形態では、図３に示すように、分割面３０がティース２４を通る磁束３６の方向に対し平行となるため、磁気抵抗の増大を招くこともない。
【００２２】
また、本実施形態では、各ティース２４の内部を通る分割面３０によって、ステータコア１２がコア周方向に関して複数のコア分割片３２に分割されているため、各コア分割片３２を小型化することができ、ステータコア１２（コア分割片３２）を成形するための装置を小型化することができる。したがって、ステータコア１２の製造効率を向上させることができる。
【００２３】
以上の本実施形態の説明では、各ティース２４の内部を通る分割面３０によって、各ティース２４をコア周方向に関して略２等分に分割するものとした。ただし、各ティース２４をコア周方向に関して３等分以上に分割するよう分割面３０を形成することも可能である。さらに、分割面３０は、必ずしもティース２４を等分割する必要はない。
【００２４】
また、本実施形態では、ステータコア１２を、コア周方向に関してだけでなく、コア周方向及びコア半径方向に直交する方向、つまりラジアル型電動機の回転軸の軸線方向に関しても分割することができる。その場合、ステータコア１２を回転軸の軸線方向に分割する分割面３１は、図５に示すように、各ティース２４の内部を通り且つ各ティース２４をティース２４の配列方向及び立設方向に直交する方向（あるいはほぼ直交する方向）に分割する面である。ここで、図５は、分割面３０，３１で分割されたコア分割片３２の構成の概略を示す。より具体的な例としては、分割面３１は、回転軸の軸線方向に直交する平面である。なお、図５は、回転軸の軸線方向に関するステータコア１２の中央位置に分割面３１が形成され、各ティース２４が回転軸の軸線方向に関して２等分に分割される例を示している。ただし、各ティース２４を回転軸の軸線方向に関して３等分以上に分割するよう分割面３１を形成することも可能である。さらに、分割面３１は、必ずしもティース２４を等分割する必要はない。
【００２５】
このように、各ティース２４を分割面３０によってコア周方向に分割するだけでなく、分割面３１によって回転軸の軸線方向にも分割することで、渦電流３４が循環するティース２４の断面積をさらに減少させることができる。したがって、ティース２４に発生する渦電流３４をさらに低減することができ、渦電流３４による損失の削減効果をさらに向上させることができる。なお、ティース２４の分割数Ｎと損失削減比Ｋとの関係は、近似的に以下の（１）式で表すことができる。
【００２６】
Ｋ＝１／Ｎ0.5      （１）
【００２７】
また、以上の本実施形態の説明では、各コア分割片３２を圧粉磁心材料により構成するものとした。ただし、電磁鋼板（珪素鋼板）を回転軸の軸線方向（ティース２４の配列方向及び立設方向に直交する方向）に積層することによっても、各コア分割片３２を構成することができる。
【００２８】
「実施形態２」
図６〜８は、本発明の実施形態２に係るコアを備える電動機の構成の概略を示す図であり、本発明を電動機のステータコア６２に適用した場合を示す。図６は電動機全体の内部構成の概略を示し、図７はステータコア６２を含むステータの構成の概略を示し、図８はステータコア６２の構成の概略を示す。実施形態２に係る電動機は、ステータコア６２を含むステータとロータ６４とが回転軸の軸線方向に平行な方向に対向するアキシャル型の電動機である。
【００２９】
ロータ６４は、略円板形状であり、実施形態１と同様に、界磁鉄心として設けられたロータコアと、ロータ周方向に配列された複数の永久磁石と、を含む。電機子鉄心として設けられたステータコア６２は、略円環形状のヨーク７２と、ヨーク７２からロータ６４へ向けて立設するとともにコア周方向に間隔をおいて配列された複数のティース７４と、を含む。ここでの各ティース７４のヨーク７２からの立設方向は、電動機の回転軸の軸線方向に平行な方向である。各ティース７４にはコイル７６が設けられており、そこに電流を流すことにより磁極が構成される。実施形態１と同様に、コイル７６に順次電流を流すことによりティース７４が順次磁化され、回転磁界が形成される。そして、ロータ６４の永久磁石がこの回転磁界と相互作用して、吸引および反発作用が生じロータ６４が回転し、動力を得ることができる。なお、ティース７４に設けられるコイル７６は、集中巻、分布巻のいずれであってもよい。
【００３０】
本実施形態では、ステータコア６２は、図８，９に示すように、各ティース７４の内部を通る分割面８０で分割された複数のコア分割片８２により構成されている。ここで、図９は、コア分割片８２の構成の概略を示す。ここでの各ティース７４の内部を通る分割面８０は、それが通るティース７４をティース７４の配列方向（コア周方向）に一致する方向（あるいはほぼ一致する方向）に分割する面である。より具体的な例としては、分割面８０は、それが分割するティース７４の立設方向（ティース７４を通る磁束の方向）に略平行で、且つティース７４の配列方向（コア周方向）に略直交する平面である。なお、図８，９は、各ティース７４のコア周方向に関する中央位置に分割面８０が形成され、各ティース７４がコア周方向に関して２等分（あるいはほぼ２等分）に分割される例を示している。ただし、各ティース７４をコア周方向に関して３等分以上に分割するよう分割面８０を形成することも可能である。さらに、分割面８０は、必ずしもティース７４を等分割する必要はない。
【００３１】
複数のコア分割片８２の各々は、圧粉磁心材料により成形されている。そして、複数のコア分割片８２を組み合わせることでステータコア６２が構成される。その際には、例えばステータコア６２（各コア分割片８２）の外周を覆う箍状部材９２によって、複数のコア分割片８２の結合を行うことができる。複数のコア分割片８２の結合の際に、コア分割片８２同士が合わされる結合面は、前述の分割面８０に一致する。
【００３２】
以上説明した本実施形態でも、ティース７４の磁束と直交する断面（立設方向と直交する断面）がコア周方向に関して分割され、ティース７４内部を循環する渦電流の経路が分断されて渦電流が循環するティース７４の断面積が減少する。したがって、ティース７４に発生する渦電流を低減することができ、渦電流による損失（鉄損）を低減することができる。さらに、分割面８０がティース７４を通る磁束の方向に対し平行となるため、磁気抵抗の増大を招くこともない。また、本実施形態でも、各コア分割片８２を小型化することができ、ステータコア６２（コア分割片８２）を成形するための装置を小型化することができる。
【００３３】
本実施形態でも、ステータコア６２を、コア周方向に関してだけでなく、コア半径方向に関しても分割することができる。その場合、ステータコア６２をコア半径方向に分割する分割面は、各ティース７４の内部を通り且つ各ティース７４をティース７４の配列方向及び立設方向に直交する方向（あるいはほぼ直交する方向）に分割する面となる。このように、各ティース７４を分割面によってコア周方向に分割するだけでなくコア半径方向にも分割することで、渦電流が循環するティース７４の断面積をさらに減少させることができる。
【００３４】
また、本実施形態でも、電磁鋼板（珪素鋼板）をコア半径方向（ティース７４の配列方向及び立設方向に直交する方向）に積層することによっても、各コア分割片８２を構成することができる。
【００３５】
以上の各実施形態では、本発明を電動機のステータコアに適用した場合について説明したが、本発明を電動機のロータコアに適用することも可能である。
【００３６】
以上の各実施形態では、本発明をラジアル型の電動機やアキシャル型の電動機に適用した場合について説明したが、本発明をリニア電動機に適用することも可能である。
【００３７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態１に係る電動機の内部構成の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電動機におけるステータコアの構成の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る電動機におけるコア分割片の構成の概略を示す図である。
【図４】電動機のステータコアをティース単位ごとに分割した場合におけるコア分割片の構成の概略を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る電動機におけるコア分割片の他の構成の概略を示す図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る電動機の内部構成の概略を示す図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る電動機におけるステータの構成の概略を示す図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る電動機におけるステータコアの構成の概略を示す図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る電動機におけるコア分割片の構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１２，６２  ステータコア、１４，６４  ロータ、２２，７２  ヨーク、２４，７４  ティース、２６，７６  コイル、３０，３１，８０  分割面、３２，８２  コア分割片、４２，９２  箍状部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007082300.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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